cpp虚函数

多态

静态多态：相同对象接收到不同的消息，产生不同的结果 => 函数重载。
动态多态：不同对象接收到相同的消息，产生不同的结果 => 虚函数。

多态的作用就是为了提供高度统一的接口，实现代码复用，提高代码的可扩展性和可维护性。

虚函数

虚函数表

虚函数的实现原理可见另一文章：关于cpp虚函数表的实现原理。

使用限制

0. virtual 具有继承性: 父类中定义为 virtual 的函数在子类中重写的函数也自动成为虚函数。需要注意的是，只有子类的虚函数和父类的虚函数定义完全一样才被认为是虚函数。

1. virtual 不能修饰类外的普通函数，只能修饰类中的成员函数（普通函数和析构函数）。

这句话很好理解，就是 virtual 关键字不能修饰全局函数。

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virtual int test () { // 不正确，不能修饰全局函数
    // do some thing
}

编译报错：

1	error: ‘virtual’ outside class declaration

2. virtual 不能修饰构造函数。

从存储空间角度，虚函数的每个对象内部都有一个指向虚函数表的指针。那么虚函数表是什么时候初始化的呢？就是在调用构造函数的时候。cpp 调用 new 的步骤是，先申请所需的内存（malloc/operator new），再调用构造函数。如果构造函数是虚的，那必须通过虚函数表指针来找到虚构造函数的入口地址。然而此时申请的内存还没有初始化，不可能由虚函数表和虚函数表指针的。综上所述，构造函数不能为虚函数。
从使用角度，构造函数是创建对象时调用的，不可能通过父类的指针或引用去调用。创建一个对象时，总是要明确指定对象的类型。但是析构函数不一样，可以通过基类指针进行析构。

#include <iostream>
using namespace std;

class A {
public:
    virtual A() {
        cout << "construct" << endl;
    }
};

int main() {
    A* a = new A();
}

编译报错：

1	error: constructors cannot be declared ‘virtual’

3. virtual 不能修饰静态成员函数。

虚函数的调用时经过对象内部的虚函数表指针，找到虚函数表，进而去调用对应的函数。但是静态成员函数和实例没有关系，只和类有关。所以调用时不会隐式传入 this 指针。题外话，因为没有 this 指针，静态函数也不能声明为 const 和 volatile。因为 void func() const {} 会被转换为 void func(const A *this) {};

#include <iostream>
using namespace std;

class A {
public:
    A() {
        cout << "construct" << endl;
    }
    virtual static void print() {
        cout << "print" << endl;
    }
};

int main() {
    A* a = new A();
    a->print();
}

编译报错：

1	error: member ‘print’ cannot be declared both ‘virtual’ and ‘static’

4. virtual 不能修饰内联函数。

内联函数关键字 inline 是对编译器的一个建议：如果可能，请把此函数变为内联函数。虚函数是由虚函数表实现的，因为表中需要存放函数的地址。被内联展开的函数没有具体的地址，所以无法被 virtual 修饰。但是以下写法也不会报编译错误。

class A {
public:
    A() {
        cout << "construct" << endl;
    }
    virtual inline void print() {
        cout << "print" << endl;
    }
};

因为内联函数的建议编译器没有采纳，就和没有加 inline 关键字效果一样。

5. virtual 不能修饰友元函数。

友元函数是可以访问类内私有成员的非成员函数，是定义在类外的普通函数。它不属于某个类，所以自然无法被 virtual 修饰。

#include <iostream>
using namespace std;

class A {
public:
    A() {
        cout << "construct" << endl;
    }
    virtual friend void print();
};

void print() {
    cout << "print" << endl;
}

int main() {
    A* a = new A();
    print();
}

编译报错：

1	error: virtual functions cannot be friends